甘蔗的根系研究进展

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不同甘蔗品种根际土壤酶活性及微生物群落多样性分析

热带作物学报2020, 41(4): 819-828Chinese Journal of Tropical Crops不同甘蔗品种根际土壤酶活性及微生物群落多样性分析农泽梅1, 2，史国英1，曾泉1，叶雪莲1，秦华东2*，胡春锦1*1. 广西农业科学院微生物研究所，广西南宁 530007；2. 广西大学农学院，广西南宁 530005摘要：通过桶栽试验，比较了8个甘蔗品种吸氮效率的差异以及不同品种根际土壤酶活性和微生物群落多样性的差异，以期为甘蔗生产上的选种以及蔗地土壤生产力的维持提供科学支持。

在甘蔗大生长期末期收集甘蔗植株和根际土壤，比较不同品种甘蔗植株的吸氮效率和氮肥利用率、测定根际土壤蔗糖酶以及脲酶活性、利用Miseq高通量测序技术对甘蔗根际细菌群落多样性进行分析。

研究结果表明，不同甘蔗品种在大生长期末期的吸氮效率存在一定差异，8个品种的植株平均吸氮效率为17.95%~27.57%，氮肥利用率为22.15%~34.02%，其中吸氮效率及氮肥利用率最高的品种是‘桂糖44号’，最低的是‘桂选B9’；8个品种的根际土壤蔗糖酶活性 3.51~6.56 mg/(g·d)，脲酶活性 1.12~ 1.42 mg/(g·d)，不同品种间存在一定差异，土壤酶活性表现较高的品种为‘桂糖48号’和‘新台糖22号’，而‘粤糖93159’的土壤酶活相对较低。

高通量测序分析结果显示，8个不同品种甘蔗根际土壤细菌种群结构存在一定差异，不同品种间在优势菌群组成上差异不显著，主要差异表现在优势菌属的丰度上，其中‘桂糖44号’和‘粤糖93159’均以Bacillus为最主要的优势菌属，而其他6个品种的主要优势菌属均为Chryseolinea。

冗余分析结果显示，甘蔗氮吸收率、土壤碱解氮含量以及土壤pH对土壤微生物群落结构的影响最大；相关性分析表明，不同甘蔗品种吸氮效率的差异以及部分土壤理化指标均与根际土壤微生物群落中不同优势菌门存在一定的相关性；根系微生物菌群结构的差异可能在一定程度上影响了甘蔗的吸氮效率。

丛枝菌根(AM)真菌对甘蔗根系侵染研究

系有明显的丛枝茵根真菌的菌丝、泡囊和孢子；茵根能促进植株生长，表现在植株高度、叶长、绿叶数和茎径都比对照有明显优势。
关键词：甘蔗；丛枝菌根（Ｍ；Ａ）菌根便染
中图分类号：５６１￥６．文献标识码：Ａ
ＲｅｅｒｈｏｈｒａｉｎｏｂｓｕａｙｏｒｉａｎＳｇｒａｅｓａｃｎｔｅＦｏｍｔｆＡｒｕｃｌｒＭｃｒｈｚｅｉｕａｃｎｏ
ＡｂｔａＡｂｓｕａｍｃｒｉｌＡｓｒ￣：ｒｕｌｒｙｒｚ（Ｍ）ｆｒｔｎｉｌｔｏｔｏｓｇｒａｅＲＣ２ｃｕｅｙＧｏｕｅｏｈａｏｉｎｐａｏｆｕａｃｍａｏｎｒｓｎＯ２ａｓｄｂ／ｍｓ
ｉｆｔｎＷｄｅｉｏｃｌｎｅｉｎｓｉｎｐｔｕ－ｃｏｓｔｄｕ
ｔｒｓｕｄｒｓｒｉｄｃｎｉｏ．卟ｅｒｓｌｈｗｄｔａｆｎａｈｐａｆｔｅｐｔｏｔｅｉｅｍｉｅｉｉｎｙＭｌｇｌｃｕｄｐｏｕｅｎｅｅｌｅｏｄｔｎｔｉｚｉｅｕｔｓｏｅｔｕ【ｌｙｈｅｉｅｅｔｈｎｏｐｄｒｓｆｃｅｔ．Ａｆｎａｏｌｒ－ｓｈｇｎｃｄｈｒｓｌＩ
２１０１年２４卷５期
Ｖｏ４Ｌ２Ｎｏ５．
西南农业学报ＳｕｈｅｔｈｎｏｒａｏｒｕｔｒｌｃｅｃｓｏｔｓＣｉａＪｕｎｌｆｗＡｇｉｌａＳｉｅｃｕｎ
１５７７
文章编号：０１— ８９２１）５—１５０１０４２（０１０７７— ４

AM菌剂对大田甘蔗根际土壤AM真菌种群影响

AM菌剂对大田甘蔗根际土壤AM真菌种群影响张金莲;黄振瑞;车江旅;谭裕模;王维赞;李冬萍;龙艳艳;卢文祥;李松【摘要】为了探讨在酸性赤红壤条件下,大田甘蔗接种丛枝菌根(AM)真菌菌剂对甘蔗根际土壤丛枝茵根真菌种群以及对甘蔗生长的影响,进行酸性赤红壤大田甘蔗接种AM菌剂的试验,初步分析其对根际土壤理化性质、AM真菌种群结构及其对甘蔗生长的效应.结果表明:施AM菌剂能促进甘蔗根系对养分的吸收,特别是对钾的吸收;提高土壤的pH值.原土壤存在4种不同类型的土著AM真菌:A.sp.1、A.sp.2、G.sp.4和G.sp.5,施用AM菌剂和化肥分别影响G.sp.5和A.sp.2种群.此外,凡施复合肥的处理,在根系中检测到较多的DSE有隔菌丝和微菌核.大田甘蔗施用AM 菌剂,能增加甘蔗有效茎数,提高产量.【期刊名称】《西南农业学报》【年(卷),期】2015(028)001【总页数】5页(P269-273)【关键词】甘蔗;大田;AM菌剂;根际土壤;AM种群【作者】张金莲;黄振瑞;车江旅;谭裕模;王维赞;李冬萍;龙艳艳;卢文祥;李松【作者单位】广西农业科学院微生物研究所,广西南宁530007;广州甘蔗糖业研究所,广东广州510316;广西农业科学院甘蔗研究所,广西南宁530007;广西农业科学院农业资源与环境研究所,广西南宁530007;广西农业科学院甘蔗研究所,广西南宁530007;广西农业科学院微生物研究所,广西南宁530007;广西农业科学院微生物研究所,广西南宁530007;广西柳城县甘蔗研究中心,广西柳城545200;广西农业科学院甘蔗研究所,广西南宁530007【正文语种】中文【中图分类】S513丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizae fungi，AMF）与植物根系形成丛枝菌根共生体，促进水分和营养元素的吸收［1］，80%以上陆生植物根系都能形成这种共生结构［2］。

丛枝菌根真菌通过改善根际土壤微生物群落结构，从而改良土壤生态系统，促进植物生长［3］，并在退化土壤恢复中起重要作用［4］。

多年宿根甘蔗根系及根际土壤AM真菌分析

１材料和方法
１．１实验材料
２０１３年１月１６日从广西柳城县甘蔗研究中心试验基地采集有６年宿根年限甘蔗（品种为柳城０３４８。亲本来源：ＣＰ７２～１２１０ｘＲＯＣ２２）的甘蔗根系及根际土壤。按照甘蔗根际土壤采集方法［３］，采集１Ｏ～２０ｃｍ土层土样约２，同时收集植株的根系。将土样于阴凉处自然风干后，置于阴凉处保存备用。根样洗净后，置于一
关键词：甘蔗；根际土壤；ＡＭ真菌；ＤＧＧＥ中图分类号：Ｓ５６６．１文献标识码：Ａ
丛枝菌根（ａｌ＂ｂｕｓｃｕｌａｒｍｙｅｏｒｒｈｉｚ￣ｌｅ。ＡＭ）真菌是一类广泛分布于土壤中的有益微生物，能够侵染８０％以上
的陆生植物。ＡＭ真菌在提高植物对土壤水分、矿质营养（尤其是Ｐ）的吸收，增强其对多种生物胁迫和非生
物胁迫（如干旱）的抗性，维持植物多样性和土壤生态系统的稳定性都发挥作用＿ｌ＿２］。通过菌根和根际微生物
１．２．２土样ＤＮＡ的提取
用试剂盒：ＦａｓｔＤＮＡＳＰＩＮＫｉｔｆｏｒＳｏｉｌ（ＭＰＢｉｏｍｅｄｉｅａｌｓ）（Ｃａｔａｌｏｇ＃６５６０一．２００）提取

二氢卟吩铁在甘蔗上的应用效果试验

二氢卟吩铁在甘蔗上的应用效果试验
二氢卟吩铁是一种重要的植物生长调节剂，常被用于甘蔗的生长与发育过程中。

在甘蔗上的应用效果试验主要有以下几个方面：
1. 促进根系发育：二氢卟吩铁可以促进甘蔗根系的生长和发育，增加根系分叉和延长根系长度。

这样有助于提高甘蔗的养分吸收能力和抗逆性，增加植株的稳定性和生长强度。

2. 提高光合效率：二氢卟吩铁可以增加叶片中叶绿素和类胡萝卜素的含量，提高光合作用效率。

光合作用是植物生长和发育的重要过程，提高光合效率可以增加甘蔗生物量的积累和糖分的产量。

3. 促进花穗发育：二氢卟吩铁可以调节植物的激素平衡，促进花穗的分化和发育。

花穗是甘蔗的繁殖器官，花穗的发育程度直接影响着甘蔗的糖分积累和种子产量。

4. 提高抗逆性：二氢卟吩铁可以增强甘蔗的抗病虫害和抗逆性。

它可以激活植物的防御机制，增强植物对外界逆境的抵抗能力，减少病虫害对甘蔗的伤害，提高产量和质量。

总的来说，二氢卟吩铁对甘蔗的应用可以促进根系发育、提高光合效率、促进花穗发育以及增强抗逆性，从而提高甘蔗的产量和质量。

然而，具体的应用方法和
剂量还需要根据实际情况进行调整和优化。

甘蔗的调研报告

甘蔗的调研报告甘蔗的调研报告总结：本次调研主要针对甘蔗进行，通过对甘蔗的生长环境、栽培技术、利用价值以及市场前景等方面进行了综合分析。

调研发现，甘蔗作为一种重要的经济作物，在种植、加工和销售等方面都有着广泛的应用和潜力。

同时，通过对相关数据和文献的查阅，我们也了解到甘蔗在未来的发展前景十分广阔。

然而，在实际生产和销售环节中还存在一些问题，需要政府和企业等多方面合作，共同努力解决。

一、甘蔗的生长环境和适应性甘蔗是一种亚热带和热带作物，喜温暖和湿润的气候，对光照要求较高。

在我国，主要分布在南方的广东、广西、海南等地区。

甘蔗根系开发比较好，对土壤的适应性较强，但对于贫瘠的土壤和酸性土壤的适应性较差。

二、甘蔗的栽培技术1. 土壤选择和准备：甘蔗喜欢肥沃、疏松、排水良好的土壤，栽培前需要进行充分的翻耕和杂草清除。

2. 育苗：选择健壮、无病虫害的甘蔗种蔗进行育苗，常用的育苗方法有催芽、插条和分藤等。

3. 施肥和浇水：甘蔗的生长需要充足的养分，施肥时可选用有机肥和化学肥结合的方式。

水分管理上，需保持土壤湿润，但也要注意避免过度浇水。

4. 病虫害防治：甘蔗常见的病虫害有红蜘蛛、甘蔗象甲等，可采取化学药物喷洒和生物防治相结合的方式进行防治。

三、甘蔗的利用价值1. 食品加工：甘蔗汁可以直接饮用，也可用于制作糖蜜、甜酒等甜品。

甘蔗还可提取糖蜜，制作白糖和红糖等食品。

2. 酿酒工业：甘蔗汁可用于酿造甜酒、甘蔗酒和酒精等。

3. 能源开发：甘蔗可提取乙醇燃料，具有广阔的生物能源开发潜力。

4. 医药保健：甘蔗富含多种维生素和矿物质，具有补气、益精等保健功效。

四、甘蔗的市场前景甘蔗作为重要经济作物，具有广阔的市场前景。

随着人们对健康食品和生物能源的需求增加，甘蔗的利用范围将会更加广泛。

此外，我国作为世界上最大的甘蔗生产国之一，也有着丰富的种植经验和先进的加工技术，有望成为甘蔗国际交流合作的重要参与者。

五、问题与建议虽然甘蔗在市场前景上具有巨大的潜力，但在实际生产和销售环节中还存在一些问题。

甘蔗逆境生理研究进展

甘蔗逆境生理研究进展摘要：综述了甘蔗对干旱、低温、盐胁迫等不良环境因子的生理反应机制，主要包括形态结构、抗氧化系统、渗透调节物质、光合特性和相关基因的表达等。

关键词：甘蔗；逆境生理甘蔗是中国乃至世界的第一大糖料作物[1]，世界上的食糖绝大部分以甘蔗为原料[2]。

甘蔗不仅是制糖工业最重要的原料，还是世界上最重要的能源作物之一，巴西是利用甘庶生产燃料乙醇并大量出口最成功的国家，甘蔗乙醇给巴西财政带来大量的外汇收入[3,4]。

我国蔗区辽阔，地理及气候条件复杂，病、虫、寒、风、旱等自然灾害频繁，对甘蔗危害很大[5]。

通过研究甘蔗对环境胁迫的生理反应，有助于揭示甘蔗适应逆境的生理机制，更有助于生产上采取切实可行的技术措施，提高甘蔗的抗逆性或保护甘蔗免受伤害，为甘蔗的生长创造有利条件。

1干旱胁迫生理植物的抗旱能力是从植物的形态解剖构造、水分生理特征及生理生化反应到组织细胞、光合器官及原生质结构的复杂的综合反应。

当受到干旱胁迫时，植物就通过增加渗透调节物质、变化膜脂成分、清除自由基、诱导蛋白形成以及调节激素等各种适应性调节反应抵御干旱胁迫[6]。

研究工作主要从以下几个方面开展：抗旱品种的外部形态特征；保护酶系；原生质膜透性；膜的过氧化产物 MDA；光合特性；抗旱相关基因；抗旱措施与效果。

Evans [7]和Malik[8]指出，甘蔗抗旱品种的特征有叶片数量少、表皮细胞角质化程度高、刚毛多且长，根系发达，根与茎中单位面积的导管数多等。

有研究表明[9]，伸长后期干旱胁迫导致蔗株变矮，蔗茎产量降低；伸长后期干旱胁迫还导致甘蔗成熟推迟，蔗糖分降低、还原糖分增加，造成甘蔗工艺品质变劣。

有研究表明，割手密和斑茅的抗旱性高于甘蔗ROC22，干旱胁迫下割手密和斑茅的SOD 和POD活性增加，质膜相对透性和细胞内容物外渗均变化不大，因此细胞膜所受的损伤较轻；割手密和斑茅的CAT活性低于甘蔗CAT活性；在甘蔗中H2O2分解CAT起主要作用，而割手密和斑茅的H2O2分解POD起主要作用[10]。

宿根甘蔗黄化苗根系活力及其营养特性研究

ｒｏｏｔｓ．【Ｍｅｔｈｏｄ］Ｔｈｅｒｏｏｔｓｏｆｅｔｏｌａｔｅｄｓｅｅｄｌｉｎｇａｎｄｎｏｒｍａｌｓｅｅｄｌｉｎｇｉｎｒａｔｏｏｎｓｕｇａｒｃａｎｅｉｆｅｌｄ，ａｎｄｎｏｍａｒｌｎｅｗｐｌａｎｔｉｎｇｓｕｇａｒｃａｎｅ
ｓｕｇａｒｃａｎｅｔｏａｓｃｅｒｔａｉｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｅｔｉｏｌａｔｉｏｎｏｆｒａｔｏｏｎｓｕｇａｒｃａｎｅｓｅｅｄｌｉｎｇｓａｎｄｅｌｅｍｅｎｔａｂｓｏｒｂｉｎｇｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆ
关键词：宿根甘蔗；黄化苗；根系活力；营养特性中图分类号：￥５６６．１文献标志码：Ａ文章编号：２０９５ — １１９１（２０１３）０６ — ０９３０ — ０４
Ｒｏｏｔａｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｎｕｔｒｉｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｅｔｉｏｌａｔｅｄｓｅｅｄｌｉｎｇ
的关系。【方法】在宿根蔗幼苗黄化发生严重的蔗区采集宿根黄化苗、相邻地块宿根正常苗和新植蔗苗的根系样品，
测定根系活力及根系Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂ、ｓ等营养元素含量。【结果】黄化苗根系活力极显著低于宿根正常苗根系和新植蔗苗根系；黄化苗根系Ｎ含量略高于宿根正常苗根系，但低于新植蔗苗根系；黄化苗根系Ｐ、Ｋ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂ、Ｓ等元素含量均极显著低于宿根正常苗根系和新植蔗苗根系，新植蔗苗根系矿质元素含量最高。【结论】宿根蔗黄化苗根系活力微弱，矿质元素含量不足，营养贫乏，不能从土壤吸收矿质元素。

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一、研究的最新进展
1. 气象因素空间分布的不均匀性导致作物蒸发蒸腾量（ET0）和作物需水量（ETc）的空间分布不均，进而导致灌溉定额的空间分布差异，其中以降水的影响最明显。

全区多年平均日均有效降水量全区相对差异达65%，东兴和百色分别为全区最大值和最小值点，分别为5.37 和1.94 mm/d。

滴灌、小管出流、微喷灌和沟灌4 种灌水方式下日均ETc 分别为3.48、3.48、3.59 和3.52 mm/d，北海为全区峰值点，田东为区域性峰值点。

全区多年平均灌溉定额在滴灌、小管出流、微喷灌和沟灌灌水方式下分别为135、135、354 和457 mm。

不同灌水方式下全区糖料蔗灌溉定额呈现出相同的空间分布规律，即桂林至田东一带为灌溉定额的高值区，田东为全区的峰值点（郭长强等，2016，广西糖料甘蔗需水量和灌溉定额空间变异）。

2. 对目前易倒伏期甘蔗的基本参数匮乏、甘蔗的倒伏动力学机理和相关的数值模拟研究无法顺利开展等问题，采用物理试验和随机抽样的方法，对易倒伏期新台糖22号和柳城03 / 1137号品种甘蔗的几何参数和物理特性参数进行测量，且进行了相关的分析。

不同品种甘蔗的物理特性参数存在差异性，柳城03 / 1137号品种甘蔗比新台糖22号的强度大，且相同品种不同甘蔗的个体其物理特性参数差别也较大；分别测定了新台糖22号和柳城03 / 1137 号品种甘蔗的叶片、叶中肋、根须、蔗皮轴向、蔗皮径向、蔗芯轴向、蔗芯径向的拉伸强度和茎秆轴向、径向压缩强度、茎秆轴向、径向剪切强度及茎秆抗弯强度，为开展甘蔗倒伏动力学机理和抗倒伏技术措施的研究提供依据（杨望等，2016，易倒伏期甘蔗基本参数的试验研究）。

3. 甘蔗不同农艺性状的遗传方差比率、加性遗传方差比率和遗传力在不同试验间表现不同。

茎径和锤度是遗传方差比率、加性遗传方差比率和遗传力较高的性状；蔗茎产量和蔗糖产量是遗传方差比率、加性遗传方差比率和遗传力较低的性状；有效茎数的遗传方差比率、加性遗传方差比率和遗传力呈中等；株高是遗传方差比率、加性遗传方差比率和遗传力最低的性状。

数据进行联合分析时宜选用随机+家系分析方法，通过增加家系信息，可明显提高分析精度；甘蔗主要农艺性状遗传方差比率、加性遗传方差比率和遗传力均受性状和试验的影响；在亲本和后代按不同原则和标准对蔗茎产量和蔗糖产量、茎径和锤度、株高和有效茎数等性状进行选择，可提高选择效率（杨荣仲等，2016，甘蔗家系农艺性状遗传力分析）。

二、根系研究情况
1. 云南省农科院
以5个组合的实生苗为实验材料，采用盆栽方法，实验设置3次重复，营养液培养。

90天后，将实验材料移出，根系清洗干净后，将根、茎分开，分别对根系性状、植株性状进行测量。

汇总成群体株系为单位根系性状表型数据。

分析的根系性状包括: 总根长、根表面积、根平均直径、根体积、根尖数、根分枝数、根交叉数，不同直径范围内根长。

2.广西农业科学院
采用水培系统培养甘蔗幼苗，并于人工气候室在4 ℃下进行低温处理，以25 ℃培养为对照。

在处理0、1、3、5、7 d等5个时间点测定根系线粒体的各项生理生化指标。

采集不同处理天数甘蔗根系样品分离提取线粒体，进行超微结构观察及生理生化分析。

3.广州甘蔗糖业研究所
以2个主栽甘蔗品种粤糖60号(YT60）和ROC2为实验材料，采用组培方法，先将未出根的组培苗在促根培养基上进行促根，待根长出 0.5 cm 左右时挑选生长一致的组培苗进行试验。

试验设置4个不同的培养基 K+浓度，每个浓度重复6次。

培养基根据MS培养基配方进行调整，除钾离子外其他养分与MS培养基浓度一致。

测定根冠比、钾利用指数。

三、根系研究展望
1.研究甘蔗根系性状与需水量的关系，为广西地区糖料蔗的灌溉行为包括灌溉方式和灌溉定额的选择提供理论指导。

2. 甘蔗基本参数包括地上植株、地下根系两部分，综合进行研究，为开展甘蔗倒伏动力学机理和抗倒伏技术措施的研究提供依据。

3. 结合根系等外在表现性状，分析甘蔗的遗传特征，为亲本评价和有效利用提供参考依据。

四、根系研究方法概述
1. 传统根系研究方法
传统的根系研究方法，大多采用挖掘法、钻土芯、网袋法、分根移位法等，将根系分离出来，通过洗根、扫描的方式进行根系信息的收集。

传统方法虽然简单易行、直观性强，但是取样后期需要做的工作较多，如洗根等，且在取样过程中，会因为人工、机械等因素导致根系的损失，降低了实际测量的精度和可靠性，使同一生长作物的全程连续观测无法实现，在一定程度上限制了根系研究的进行。

2. 根系监测系统的优势
恩奈瑟斯根系原位监测系统，是一种破坏性较小、定点原位野外观察细根生长动态状况的方法。

利用微根管方法可以在多个时段对根系进行原位重复观测，克服了仅依靠对根系进行物理取样所带来的诸多缺陷。

Analysis根系原位监测系统最大优点是对根系的观测研究是非破
坏性的，在不影响根系生长过程的前提下，长期监测某个根系片断或单个根系生长发育的变化趋势；实时追踪记录同一根系的生长、死亡动态和物候等特征，而且省时、省工、省力。